毛乌素沙地不同地下水位埋深下土壤水补给特征及影响因素

土壤水分是毛乌素沙地植被恢复与生态重建的关键因子,揭示不同地下水位（Groundwater Level,GWL）埋深下土壤水的补给与转化特征对于提高水资源利用效率和植被可持续建设具有重要意义。试验通过定期测定毛乌素沙地东南缘圪丑沟流域沙柳（GWL范围253～260 cm）、樟子松（GWL范围87～93 cm）和长柄扁桃林地（GWL范围172～176 cm）降水、土壤水及地下水δ2H和δ18O,分析了不同GWL埋深下3种林地土壤水补给特征及其影响因素。结果表明：沙柳、樟子松及长柄扁桃林地土壤水δ2H和δ18O均位于当地大气水线的下方,且3种林地土壤水线斜率（5.69～7.13）均小于当地大气水线斜率（7.79）,表明各林地土壤水均在不同程度上受当地降水的补给。监测期间沙柳林地0～20 cm土壤水、樟子松和长柄扁桃林地0～40 cm土壤水均表现出重组分同位素贫化轻组分同位素富集的现象,且与降水同位素呈显著正相关关系（P < 0.05）,表明不同林地浅层土壤水（< 40 cm）更易受降水补给的影响。不同林地深层土壤水（沙柳林地180 cm以下,樟子松林地60 cm以下,长柄扁桃林地120 cm以下）δ2H和δ18O的均值与地下水接近,且随深度增加土壤水重组分同位素逐渐贫化并趋于稳定（变异系数 < 10%）。根据不同深度土壤水δ18O和地下水δ18O之间的相关关系,得出监测期间3种林地（沙柳、樟子松和长柄扁桃林地）地下水向上补给土壤水的深度范围分别为73～80、27～33和52～56 cm。因此,毛乌素沙地浅层地下水对深层土壤水的补给可在一定程度上缓解旱季土壤水分亏缺,为保障该区人工固沙植被生长提供潜在的水分来源。     

贵州省喀斯特峡谷花椒林地土壤水分特征研究

以贵州省花江喀斯特峡谷花椒林地土壤水分全年的动态变化特征为研究对象，分析了土壤含水量与土壤结构、植被间的关系以及不同土壤层次水分动态变化规律，划分出了土壤水分垂直变动带。研究结果表明，表土层土壤蓄水能力大于底土层，土壤实际含水量表现为林地高于休闲地，土壤深层高于表层。表层水分变化最快，影响因素为大气降水与棵间蒸发。中间层次之，主要受蒸腾作用及水分垂直运动特征影响，底层最慢，其持水量受土壤结构的影响。土壤水分垂直变动带划分结果为：0-20cm为强烈变动带，20-50cm为过渡带，50cm以下为稳定带。     

干旱区重度和轻度盐碱地包气带水分运移规律

为揭示干旱区不同灌溉模式下的包气带水分运移规律,该研究综合使用原位观测、同位素示踪和数值模拟等方法,对跨流域调水背景下,克拉玛依农业开发区重度和轻度盐碱地棉田的土壤水势、土壤含水率和土壤水同位素组成特征,包气带水量平衡以及水分运移规律进行了研究。研究表明,土壤基质势调控的滴灌模式下,重度和轻度盐碱地的灌溉入渗主要影响深度是地表以下0~150 cm,土壤含水率和土壤水势对灌溉和蒸散发动态变化的响应明显,具有前期土壤水和观测期内灌溉入渗水的混合特征。深层(重度盐碱地150~260 cm;轻度盐碱地250~350 cm)受地下水毛细作用影响,土壤水势和土壤含水率对地下水埋深动态变化的响应明显,具有前期土壤水与地下水的混合特征。轻度盐碱地中间层(150~250 cm),几乎不受灌溉入渗和地下水毛细作用的影响,土壤水势和土壤含水率处于动态平衡,主要为前期土壤水的特征。HYDRUS-1D数值模拟结果表明,深层土壤水与地下水之间存在双向交换,地下水对土壤水以补给作用为主,重度和轻度盐碱地地下水补给占包气带水分来源的比例分别为7.9%和15.0%。该灌溉模式对农业开发区地下水补给有一定的抑制作用,但观测期内区域地下水位抬升幅度在50~60 cm之间,说明存在一定的土壤次生盐渍化和地下水咸化的潜在风险。     

黄土丘陵区土壤水分时空变化特征对采煤沉陷的响应

神府-东胜煤田采煤沉陷区土壤水分补给以降水为主,土壤水分是维系该地区植被发育主要的限制因子。以大柳塔煤矿为例,利用中子仪对不同年份沉陷区及未采区不同坡位、层次土壤水分动态进行了对比研究。（1）未采区与沉陷区土壤水分在垂直方向均呈现先增大后减小态势,基于标准差和变异系数两个指标的定量方法,土壤水分在垂直方向划分为水分速变层、活跃层、稳定层。与未采区相比较,沉陷区土壤含水量均显著低于未采区。（2）土壤含水量由大到小顺序依次为5月、8月、6月、7月。（3）与未采区相比较,沉陷区坡顶、坡中处土壤水贮量损失均高于未采区,而坡底处土壤水贮量损失低于未采区。采煤沉陷造成土壤水分显著减小。     

黄土高原沟壑区杏树林地土壤水分时空动态变化及适宜性研究

水分是制约黄土高原地区生态环境恢复和经济发展的主要限制因子.研究黄土高原土壤水分变化规律,有着极其重要的科学和实际意义.本研究以杏树为调查对象,通过测定不同坡向林地土壤水分,分析了土壤水分的时空动态变化规律,并根据生态位适宜度理论分析土壤水分满足杏树生长的程度.研究表明:(1)土壤含水量年内变化为不对称双峰曲线,且第二高峰峰值明显高于第一高峰峰值,阳坡与阴坡土壤水分动态有着显著的差异,阴坡土壤水分高于阳坡,阴坡蒸发量较小,降雨可以补给更深层的土壤水;(2)一年当中,土壤水分垂直分布可分为4个阶段,分别代表降雨补给土壤水、浅层土壤水入渗和再分布、浅层土壤失墒及深层土壤水上升阶段,阴坡降雨补给土壤水开始的早,阳坡土壤严重失墒开始的早.总体说来,阴坡的水生态位适宜度要好于阳坡,但不论阳坡还是阴坡,水生态位的适宜度均较低.     

干旱区不同荒漠植被土壤水分的时空变化特征分析

土壤水分是连接气候变化和植被覆盖动态的关键因子。以额济纳地区为研究对象，通过在6～10月间，于四种荒漠植被类型：胡杨林地，人工梭梭林，苜蓿地及戈壁观测点，布置管式时域反射仪（TDR）水分测定仪进行定点、定位观测，研究了上游放水前后，同一观测点不同深度及不同土地利用条件下土壤水分的时空分布和动态变化状况。分析表明：潜水蒸发对土壤水的补给作用越强，剖面水分条件越好；受土壤特性影响，垂直剖面含水量自下而上并不是严格递减的，对外界环境条件变化所做出的反应也不同，其中戈壁及人工梭梭林地土壤水分在垂直剖面上分布较均匀；胡杨林地和苜蓿地各剖面土壤水分差异较大。     

低覆盖度行带式固沙林带间土壤水分动态特征

通过对低覆盖度(15%~30%)行带式赤峰杨固沙林不同部位降雨量和土壤含水量的定位观测,探讨了行带式分布格局下固沙林不同部位的土壤水分特征和时空动态变化。结果表明,在行带式这种特殊的分布格局下,在垂直于林带的方向上,土壤水分分布总体上表现出明显的区域差别。根据土壤水分空间分布规律发现,低覆盖度行带式分布格局的固沙林林带内存在水分利用带和入渗补给带;在0-40cm深度水分利用带和入渗补给带土壤水分含量受降雨量影响上下波动剧烈,但入渗补给带和带间6m处水分利用带土壤水分含量对于降雨的响应较18m处利用带更加敏感;40-160cm深度,土壤水分含量受降雨量和林带蒸腾耗水影响,入渗补给带对水分利用带的土壤水分具有一定的补给调控作用。     

基于稳定同位素的土壤水分运动特征

土壤水分受降雨和地下水的共同补给作用,是陆地水循环的重要环节。通过模拟试验,结合土壤水同位素特征,以黄土高原黄绵土为研究对象,研究降雨入渗和地下水补给方式下土壤水分的运移变化特点。结果表明:土壤体积含水量随时间的延长而增大,最终趋于稳定,土壤水分的运移有明显滞后效应;土壤水氢同位素受补给水源、交换混合以及蒸发的影响,随时间的延长,补给水源的影响逐渐减弱,水分的交换混合和蒸发作用逐渐显现,土壤水最终达到动态平衡状态;两种补给条件下,土壤水运移方式均为活塞式推进,降雨入渗方式土壤水δD随土层深度的增加先减小后增大最终趋于稳定,表层0~5cm土壤水由于蒸发富集重同位素,5~20cm土壤水滞留时间最长,保水能力最强,地下水补给方式下土壤水δD随土层深度的增加而减小,上层土壤水δD由于蒸发富集重同位素,下层受地下水补给影响贫化;两种补给方式下土壤水δD与δ18O有良好线性关系,降雨入渗方式土壤水蒸发分馏作用大于地下水补给方式,地下水补给具有较好的保水效果。     

荒漠草原不同覆被类型土壤水分动态及其对降水的响应

干旱、半干旱区植被恢复与重建对降雨具有高度的依赖性,降雨格局的任何细微变化对其生态系统均会产生影响。以宁夏盐池县荒漠草原3种主要覆被类型（浮沙地、天然草地和柠条林地）为研究对象,使用自动气象站、土壤水分仪连续监测2015—2017年降水量和土壤水分数据,分析了3种覆被类型0—250 cm土层的土壤水分动态及其对不同量级降水的响应。结果表明：浮沙地土壤水分从表层至深层为增长趋势,天然草地和柠条林地为增加—减少—增加趋势;水分季节变化分为土壤水分稳定期（12月至翌年2月）、土壤水分积累期（3—5月）、土壤水分消退期（6—8月中旬）和土壤水分恢复期（8月下旬至11月）。5 mm以下的小降水事件对土壤水分几乎无影响;中等降水事件（5~25 mm）和大降水事件（25~40 mm）对0—20 cm或浮沙地0—40 cm土层土壤水分有补给作用;40—100 cm土层的水分补充需要特大降水事件。浮沙地对降水响应最敏感,柠条林地次之,天然草地最滞后。降水量、降水强度、雨前土壤含水量和土壤物理性质均是影响土壤水分入渗的因素,而在降水一致时,土壤类型是决定土壤水分动态的重要因素,植被对土壤剖面水分具有再分配的作用,这在干旱区生态系统中尤为重要,决定了植被类型与土壤类型的对应关系。     

鲁中南山地典型植被土壤颗粒与土壤水分特征曲线的分形学特征

土壤粒径分布与水分特征曲线是土壤的重要物理性质,对土壤侵蚀状况和土壤肥力有显著影响。以鲁中南山地典型植被下土壤为研究对象,运用分形学理论研究5种典型植被土壤颗粒与水分特征曲线的分形学特征。结果表明:1)不同植被类型的土壤颗粒单重分形维数、多重分形参数和土壤水分特征曲线分形维数具有显著差异,均表现为麻栎+刺槐混交林>黑松+黄连木混交林>黑松林>核桃林>荒草地;2)土壤分形维数有林地大于荒草地,混交林大于纯林;3)土壤分形维数与黏粒体积分数、粉粒体积分数呈显著正相关,与砂粒体积分数呈显著负相关;4)土壤颗粒单重分形维数与土壤水分特征曲线分形维数呈显著的正相关关系。说明土壤颗粒分布与土壤水分特征曲线的分形参数可以作为反映土壤结构性状变化的定量指标,可利用土壤颗粒分形与土壤水分特征曲线分形维数的相关关系来描述对应的土壤水分特征曲线。研究成果可为鲁中南山地退耕还林与生态造林工程建设及其生态效益评价提供理论参考。     

室内模拟降雨条件下土壤水分入渗及再分布试验

降雨入渗对城市绿化、防洪排涝、农业生产等方面有着重要的意义。采用室内模拟降雨,使用时域反射仪采集相关数据,从土壤含水率变化特征和湿润锋运移特点等方面,研究了在垂向一维条件下不同雨强降雨对水分入渗的影响,探讨在降雨条件下土壤水分的再分布情况,从而确定试验所用砂壤土保水性最优土层范围。结果表明：降雨结束后,土壤水分的再分布主要受土水势控制,随着时间的延长,蒸发作用逐渐占据主导地位;试验所用砂壤土的最佳保水性土层深度为20～35 cm,可为植物的选栽提供参考。     

中国西南水梯田土壤水分特性研究——以哈尼梯田为例

为了研究中国西南水梯田的土壤水分特性,以云南哈尼梯田为例,选取哈尼梯田核心区全福庄小流域内林地、荒草地、旱地和水田4种土地利用类型,分层取0—10,10—20,20—40,40—60,60—80,80—100 cm深度土样测其主要土壤理化指标和土壤水分特征曲线,分析其土壤的持水性和水分有效性。结果表明:(1)哈尼梯田4种不同土地利用类型土壤容重变化范围为0.61~1.41 g/cm³,且0—40 cm与40—100 cm差异性显著,土壤有机质含量为1.17%~9.65%;土壤总孔隙度和非毛管孔隙度变化与容重一致,土壤毛管孔隙度总体呈现林地>旱地和水田>荒草地;(2)土壤质地以粉砂壤土为主,粉粒含量最高(52.74%~82.55%),砂粒含量次之(14.44%~45.31%),黏粒含量极少(0~3.68%);(3)相同土壤水吸力下,林地各土层土壤水分特征曲线相对较高,土壤持水性最强,旱地和水田次之,荒草地最低;土壤有效水含量则表现为水田>林地>旱地>荒草地;(4)影响哈尼梯田土壤水分特性的关键因素是土壤颗粒组成和毛管孔隙度,其中土壤持水性与颗粒组成呈显著正相关,土壤有效水含量与土壤毛管孔隙度呈显著正相关。总体而言,哈尼梯田生态系统中林地具有良好的蓄排能力,而梯田在保蓄水分的同时进行水分再分配,二者在维持生态系统可持续发展上具有十分显著的作用。研究结果为进一步研究西南水梯田土壤水分和梯田灌溉管理提供了科学依据。     

榆林地区土壤水分资源及其利用

榆林地区土壤质地主要由均质紧沙土、沙壤土和轻壤土组成,其土壤持水能力为:2m土层最大储水量382.6-496mm,多数土壤有效水在300-330mm之间,占全区总面积4/5,土壤释放水分的速度,在0-1巴,高出其它土壤13-33%,1-15巴,低于其它土壤13-23%,属于储量低、保水差和中等有效水含量的土壤水分类型区;其土壤水分利用,林地和人工草地系"赤字"水分利用.使土壤向干燥化方向发展,形成生物利用干层,农田和自然草地为年周期性水分补偿类型(干旱年除外),有一定增产潜势;合理利用途径有4点:(1)建     

分层供水和表层施锌对玉米植株生长和锌吸收的影响

进行分层水分隔离盆栽试验,模拟田间不同层次土壤中水分含量分布不均条件,研究表层土壤施锌情况下,玉米植株生长和锌吸收以及根系在表层和底层土壤中的分配。结果表明,施锌明显促进了玉米地上部生长。在土壤表层水分充足时,施锌对植株增长效果较明显,有利于玉米利用土壤水分。缺锌条件下,改善土壤水分并未显著提高玉米生物量。表层土壤干旱时,上下层土壤中根系干物重之比减小,底层土壤中根系分布相对增加,当表层土壤水分增加时,根系在表层土壤中干物重显著增加,分布相对增多。施锌并没有影响根系在不同层次土壤中的分配。表层土壤水分对苗期玉米植株锌吸收总量有显著影响,干旱条件下,玉米植株锌吸收总量下降;底层土壤水分供应状况对玉米锌浓度影响不大,但植株中锌向地上部运转增加。尽管施锌没有提高生长早期玉米根系生长和对底层土壤水分的利用,但本研究表明缺锌旱地土壤上如通过灌溉等措施增加了耕层土壤水分,应该注意施用锌肥,否则严重影响玉米生物量和玉米对土壤水分的利用效率。     

基于Hydrus-1D模型的玉米根系吸水影响因素分析

为探索土壤质地、植物生长状况和气象条件对不同土壤水分条件下根系吸水速率的影响机理,该文以相对根吸水速率与土壤含水率的关系衡量土壤水分有效性,利用Hydrus-1D模型模拟了3种土壤（壤黏土、黏壤土和砂壤土）中不同玉米生长状况（包括叶面积指数、根系深度和根系剖面分布）或蒸发力条件下根系吸水速率随含水率的动态变化,确定了不同条件下根系吸水速率开始降低的临界含水率。结果表明：土壤质地、植物的叶面积指数和根系分布及大气蒸发力都对根系吸水动态曲线的临界含水率有一定影响,其中根系深度和根系分布形状还影响根系吸水速率与含水率关系曲线的形状,但在3种土壤中,根系吸水速率的动态变化对植物生长和大气蒸发力的响应不同。总体而言,3种土壤临界含水率的大小是壤黏土＞黏壤土＞砂壤土;临界含水率随大气蒸发力的升高而升高,随根系深度和深层根系分布的增加而降低;各因子对玉米根系吸水影响程度的大小是土壤质地＞根系分布形状＞根系深度＞大气蒸发力＞叶面积指数。     

不同改良剂对旱地苹果园壤土团聚体和水分的影响

为对比研究植物根际促生菌(枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌)和苹果树枝生物炭的施加对黄土丘陵区山地苹果园粉质壤土团聚体含量、稳定性以及土壤水分的影响,采用田间定位试验,设置4个处理:施加65 t/hm²生物炭(BC)、20 t/hm²枯草芽孢杆菌(PGBS)、20 t/hm²胶质芽孢杆菌(PGBM)和对照(CK)。湿筛法获得土壤各粒径团聚体含量,并计算水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和分形维数(D)。结果表明:BC、PGBS和PGBM处理有机碳含量(SOC)较CK提升18.04%~206.91%,全氮(TN)含量较CK提升6.11%~66.56%。分析表明,BC、PGBS和PGBM处理0—60 cm土层>0.25 mm团聚体含量显著增加;各处理分形维数D较CK均降低,MWD、GMD均高于对照CK,大小顺序为PGBS>PGBM>BC,施加改良剂可以增加土壤团聚体的稳定性。各处理0—60 cm土层土壤饱和导水率和土壤含水量均得到提升。施加生物炭和植物根际促生菌可以显著提升土壤有机碳和全氮含量,增强土壤结构稳定性,提升土壤含水量,生物炭处理对于土壤有机碳和全氮含量的提升优于植物根际促生菌,但植物根际促生菌施用对土壤结构稳定性的提升更佳。     

基于GIS的安塞县土壤水分制图及其数量分析

 以空间图形和数据库为基础,利用GIS安塞县的土壤水分样点数据与地理数据结合起来,建立不同利用类型土地类型坡度分级的浮点型土壤含水率字段,对安塞县域尺度土壤水分制图及其定量化方法进行研究和探讨,对安塞县不同土层土壤水分状态和分布进行定量分析。结果表明:从土壤水分结构看,安塞县土壤水分总体上处于较低水平,0～500 cm土层平均土壤含水量在含水量为8.6%～10.8%的分布面积占到总土地面积的75.34%,在含水量<6.4%和6.4%～8.6%的分布面积占到总土地面积的19.36%,其中含水率<6.4%的土壤干层面积占到总土地面积的9.23%,其在上层分布面积大于下层,分布在一般（≥10.8%）以上水平的面积仅占总土地面积的5.31%。安塞县每2的土壤水库蓄水量在0～120cm土层仅有0.060.07 m3,而其他土层都在0.15m3以下。说明安塞县土壤水分环境极差,土壤水库的调节作用对于林木生长极其有限,大面积植树造林超越了安塞县土壤水库的供水和调水能力,是不适宜的;因此,在以适地适树原则适应土壤水分环境的同时,应加强土壤水分环境的改善。     

水蚀风蚀交错区土壤养分特征与土壤质地及水分关系

黄土高原水蚀风蚀交错区在强烈的水蚀风蚀作用下,土壤养分流失严重,土壤退化明显。但不同的土地利用方式,这种退化规律有较大的差异。以位于黄土高原水蚀风蚀交错区的六道沟小流域为研究区,分析坡耕地和荒草坡地土壤养分特征,探讨土壤养分与土壤质地及水分的相关性。结果表明:(1)水蚀风蚀交错区各养分含量都较低,其养分含量表层均高于下层,坡耕地高于荒草地;土壤各养分上下层比值越大,土壤的供肥持续能力越差;(2)坡耕地土壤养分含量表现出与坡地水土流失相似的规律,从坡顶部到坡底呈现先减小后增大的趋势;(3)土壤水分含量影响土壤质地变化,并与土壤有机质和全氮关系最好,与有效态氮的关系较密切;(4)土壤养分含量与土壤质地的吸附作用有关,组成物质越细,吸附能力越强,但这种吸附能力还与不同粒级组成的比重有关,其机理有待于进一步研究。     

生物炭对东北黑土持水特性的影响

为探究生物炭对东北黑土持水特性的影响,系统研究3种添加比例(2%、5%、10%)、3种粒径(0.25、0.5、1 mm)的杨木炭和竹炭对3种质地东北黑土(壤土、砂壤土、砂土)田间持水量和含水率的影响规律,构建添加生物炭黑土的水分特征曲线,并采用Van-Genuchten和Broods-Corey模型进行拟合。结果表明:生物炭能显著提高不同质地东北黑土的持水能力,黑土的田间持水量与生物炭的添加比例呈显著正相关,而与生物炭的粒径呈负相关,0.5 mm和1 mm粒径的生物炭对黑土田间持水量的影响差异不显著,杨木炭显著优于竹炭,0.25 mm、10%添加比例的杨木炭对东北黑土持水能力的提高效果最优,壤土、砂壤土、砂土3种质地黑土的田间持水量和饱和含水率分别可提高64.97%、66.42%、69.39%和47.60%、38.93%、31.18%;Van-Genuchten模型能更精确的模拟添加生物炭黑土的水分特征曲线,最佳离心时间为100 min,三次函数曲线能够较好的拟合添加生物炭黑土的体积含水率与离心吸力之间的多元动态关系,为生物炭对各种质地东北黑土水分运动规律的深入研究提供理论依据。     

东北黑土区埂带植物树莓栽培技术及其水土保持效益

[目的]分析树莓对土壤水分的影响及其水土保持和经济效益,为东北黑土区坡耕地水土流失综合治理提供新的水土保持埂带经济植物。[方法]在东北黑土区进行梯田埂和地埂栽植试验。[结果]树莓在埂带上具有良好的适应性,具有较好的保持土壤水分的作用。栽植第3a树莓小区土壤侵蚀量低于东北黑土区容许土壤流失量〔200t/(km2·a)〕,保水率达到86.6%以上。树梅在梯田埂上产值达17 200元/hm2,在地埂上产值达16 800元/hm2。[结论]树莓在埂带上水土保持效益显著,可以在东北黑土区埂带上栽植推广应用。